arraylist线程安全吗_Java的线程安全、单例模式、JVM内存结构等知识梳理

java技术总结

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本篇以一些问题开头，请先不看答案，自己思考一下，看一下你能回答上来多少! 本文内容较多，可以收藏后查看！

思考一下

1、都说String是不可变的，为什么我可以这样做呢? String a = "1"; a = "2";

2、HashMap的实现原理 ?

3、写出三种单例模式，如果能考虑线程安全最好?

4、ArrayList和LinkedList有什么区别 ?

5、什么是线程安全，为什么会出现线程安全问题？

6、实现线程的二种方式？

7、Lock与Synchronized的区别?

8、JVM的内存结构 ?

9、请解释如下jvm参数的含义：

-server -Xms512m -Xmx512m -Xss1024K -XX:PermSize=256m -XX:MaxPermSize=512m -XX:MaxTenuringThreshold=20 -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly

10、数据库隔离级别有哪些，各自的含义是什么，MYSQL默认的隔离级别是是什么？

1、都说String是不可变的，为什么我可以这样做呢，String a = "1";a = "2";

先看一段代码，然后通过代码和一幅图进行讲解!

public class StringTest { public static void main(String[] args) { String s = "ABCabc"; System.out.println("s1.hashCode() = " + s.hashCode() + "--" + s); s = "123456"; System.out.println("s2.hashCode() = " + s.hashCode() + "--" + s); //运行后输出的结果不同，两个值的hascode也不一致， //说明设置的值在内存中存储在不同的位置 }}

【首先创建一个String对象s，然后让s的值为“ABCabc”，然后又让s的值为“123456”。从打印结果可以看出，s的值确实改变了。那么怎么还说String对象是不可变的呢？

其实这里存在一个误区： s只是一个String对象的引用，并不是对象本身。对象在内存中是一块内存区，成员变量越多，这块内存区占的空间越大。引用只是一个4字节的数据，里面存放了它所指向的对象的地址，通过这个地址可以访问对象。

也就是说，s只是一个引用，它指向了一个具体的对象，当s=“123456”; 这句代码执行过之后，又创建了一个新的对象“123456”，而引用s重新指向了这个心的对象，原来的对象“ABCabc”还在内存中存在，并没有改变。内存结构如下图所示：

---图片摘自【Java中的String为什么是不可变的？ -- String源码分析】

相关参考文章

1：【知乎-胖胖回答】如何理解 String 类型值的不可变？： https://www.zhihu.com/question/20618891

2：8 张图理解 Java ：https://mp.weixin.qq.com/s/nidDtGZ9P-YJaXSxvZPv_w

一图讲解String

2、HashMap的实现原理

HashMap 我之前的专栏中也有写过，分析HashMap要注意JDK版本，jdk1.7和jdk1.8中底层的实现就有不同。

说简单点HashMap是一个集合，通过put(key,value)存储数据，然后使用get(key)获取数据。

实现原理是基于hashing原理，使用hash算法实现。 jdk1.7 数组+链表 jdk1.8 数组+链表+红黑树

详情可参考下面博文：
java集合系列——Map之HashMap介绍(八): http://blog.csdn.net/u010648555/article/details/60324303 HashMap的工作原理 : http://www.importnew.com/7099.html Java8系列之重新认识HashMap : http://www.importnew.com/20386.html

3、写出三种单例模式，如果能考虑线程安全最好

首先总结目前实现单例模式的方式有以下五种：

饿汉式，线程安全
懒汉式，线程不安全(注意加synchronized，变线程安全)
双重检验锁(注意将instance 变量声明成 volatile，并注意jdk版本大于等于1.5)
静态内部类，线程安全
枚举，线程安全

注：推荐使用后面三种

具体代码就不一一写了：如果想了解具体的代码如何写，点击下面：

你真的会写单例模式吗——Java实现： http://www.importnew.com/18872.html

双重检验锁： jdk1.5以后才能正确工作

public class Singleton { private static volatile Singleton singleton = null; private Singleton(){} public static Singleton getSingleton(){ if(singleton == null){ synchronized (Singleton.class){ if(singleton == null){ singleton = new Singleton(); } } } return singleton; } }

静态内部类：延时加载，线程安装

public class Singleton { private static class Holder { private static Singleton singleton = new Singleton(); } private Singleton(){} public static Singleton getSingleton(){ return Holder.singleton; }}

枚举： [Effective Java] 推荐尽可能地使用枚举来实现单例

public enum Singleton { INSTANCE; private String name; public String getName(){ return name; } public void setName(String name){ this.name = name; }}

4 、ArrayList和LinkedList有什么区别

我之前博客也有写过， java集合系列——List集合总结：http://blog.csdn.net/u010648555/article/details/59708627

这里在说明一下： 简单介绍 1 ArrayList是基于数组实现的，是一个数组队列。可以动态的增加容量！

LinkedList是基于链表实现的，是一个双向循环列表。可以被当做堆栈使用！

使用场景

当集合中对插入元素数据的速度要求不高，但是要求快速访问元素数据，则使用ArrayList！
当集合中对访问元素数据速度不做要求不高，但是对插入和删除元素数据速度要求高的情况，则使用LinkedList！

具体分析 1.ArrayList随机读取的时候采用的是get(index),根据指定位置读取元素，而LinkedList则采用size/2 ,二分法去加速一次读取元素，效率低于ArrayList！ 2.ArrayList插入时候要判断容量，删除时候要将数组移位，有一个复制操作，效率低于LinkList！而LinkedList直接插入，不用判断容量，删除的时候也是直接删除跳转指针节点，没有复制的操作！

5、什么是线程安全，为什么会出现线程安全问题？

【参考书：Java并发编程实战】：https://book.douban.com/subject/10484692/

线程安全就是多线程访问时，采用了加锁机制，当一个线程访问该类的某个数据时，进行保护，其他线程不能进行访问直到该线程读取完，其他线程才可使用。不会出现数据不一致或者数据污染。[百度百科:线程安全]

线程安全 = 线程(多个线程) + 数据一致！

思考1：为什么会出现线程安全问题？

从百度百科的概念可以知道，发送线程安全问题的两个条件：

多线程访问
访问某个数据，(这里强调一下，某个数据是实例变量即对线程是共享的)
这两个条件都必须满足，缺一不可，否则不会出现线程安全问题。

思考2：怎么解决线程安全问题？

通过加锁机制，可以使用关键字synchronized，或者java并发包中的Lock。还有在使用集合中的类如ArrayList或者HashMap时要考虑是否存在线程安全问题，如果存在最好使用ConcurrentHashMap替代hashMap，或者使用Collections.synchronizedXXX进行封装！

实例：通过一段代码演示线程安全和非线程安全

/** * 线程安全和线程不安全---简单实例 * * @author:dufy * @version:1.0.0 * @date 2017/10/13 */public class ThreadSafey { private int countUnSafe = 0;//实例变量 private int countSafe = 0; //线程不安全的方法 public void addUnSafe(){ try { Thread.sleep(100);//为了更好的测试。休眠100ms } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } countUnSafe ++; System.out.println("countUnSafe = " + countUnSafe); } //线程安全的方法 //这里也可以使用使用同步代码块的方式，建议在实际开发使用同步代码块，相对比同步方法好很多， 也可以使用Lock进行加锁！ public synchronized void addSafe(){ try { Thread.sleep(100);//为了更好的测试。休眠100ms } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } countSafe ++; System.out.println("countSafe = " + countSafe); } public static void main(String[] args) { ThreadSafey ts = new ThreadSafey(); UnSafeT unSafeT = new UnSafeT(ts); SafeT safeT = new SafeT(ts); //启动10个线程 for (int i = 0; i < 10; i++) { Thread thread = new Thread(unSafeT); thread.start(); } //启动10个线程 for (int i = 0; i < 10; i++) { Thread thread = new Thread(safeT); thread.start(); } }}//不安全线程测试类class UnSafeT implements Runnable{ private ThreadSafey threadSafey; public UnSafeT(ThreadSafey threadSafey){ this.threadSafey = threadSafey; } @Override public void run() { threadSafey.addUnSafe(); }}//安全线程测试类class SafeT implements Runnable{ private ThreadSafey threadSafey; public SafeT(ThreadSafey threadSafey){ this.threadSafey = threadSafey; } @Override public void run() { threadSafey.addSafe(); }}

运行结果如下，多次运行后，发现countUnSafe总是有重复的值，并且不按照顺序输出，最后的结果也不是10； countSafe 按照顺序打印，最后的结果也是10。如果你运行了上面的代码，可能和我执行下面打印的不一样，但是结论是一样的。

countUnSafe = 3countUnSafe = 3countUnSafe = 3countUnSafe = 3countUnSafe = 3countUnSafe = 5countUnSafe = 8countUnSafe = 8countUnSafe = 6countUnSafe = 5countSafe = 1countSafe = 2countSafe = 3countSafe = 4countSafe = 5countSafe = 6countSafe = 7countSafe = 8countSafe = 9countSafe = 10

线程安全说简单了就上面这些内容，如何深入需要知道线程的工作原理，JVM下线程是如何进行工作，为什么实例变量会存在线程安全问题，而私有变量不会出现，这就和变量在内存中创建和存储的位置有关。下面进行简单的说明，不会一一展开了。

在程序运行后JVM中有一个主内存，线程在创建后也会有一个自己的内存(工作内存)，会拷贝主内存的一些数据，每个线程之间能够共享主内存，而不能访问其他线程的工作内存，那么一个变量是实例变量的时候，如果没有加锁机制，就会出现线程安全问题。

比如：系统有线程A和线程B，这两个线程同时访问了addUnSafe方法，并将countUnsafe变量拷贝在自己的内存中(countUnsafe = 0)，然后进行操作，那么这两个线程都执行countUnsafe++，这两个线程的工作内存中countUnsafe = 1；然后写回主内存，此时主内存countUnsafe = 1，当另一个线程C访问时候，C工作内存操作的countUnsafe的值就是1，此时发生了线程安全问题。

【图片来自--java并发编程艺术-第二章 java内存模型抽象结构】

JMM模型

先就讲这么多了，这些在面试中是有定的深度了。后面有时间专门在深入总结。

6、实现线程的二种方式

Java中有两种方式实现多线程，一种是继承Thread类，一种是实现Runnable接口。具

实现Runnable接口
继承Thread类

注意：线程的启动是调用start()方法，而不是run()方法！

举例并进行解释

1.直接调用run方法实例：

public class TestTheadDemo { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 10; i++) { ThreadTest thread = new ThreadTest(); thread.run();// thread.start(); } }}class ThreadTest extends Thread{ @Override public void run() { System.out.println("当前线程 ： " + Thread.currentThread().getName()); }}

运行结果：当前线程全部是main线程，相当于ThreadTest类的thread对象直接调用了run()方法。(直接调用run方法只是一个普通的单线程程式)

当前线程 ： main当前线程 ： main当前线程 ： main当前线程 ： main当前线程 ： main

2.调用start()方法 将上面的代码注释的thread.start();打开， thread.run();注释！

运行结果：发现启动了不同的线程进行执行。

当前线程 ： Thread-0当前线程 ： Thread-5当前线程 ： Thread-3当前线程 ： Thread-4当前线程 ： Thread-2当前线程 ： Thread-1当前线程 ： Thread-7当前线程 ： Thread-6当前线程 ： Thread-9

查看start()方法的源码中，发现有个地方

 public synchronized void start() { //代码省略.... try { start0();//注意这个地方，调用了native本地方法 started = true; } finally { //代码省略.... } } //本地方法 private native void start0();

总结: 调用start()方法，虚拟机JVM通过执行本地native方法start0和操作系统cup进行交互，此时线程并没有正在立即执行，而是等待cup的调度，当cpu分配给线程时间，线程才执行run()方法！

更多相关内容可以参考 [java多线程编程核心技术: 高洪岩 ] ：https://book.douban.com/subject/26555197/

7、Lock与Synchronized的区别

在Java中Lock与Synchronized都可以进行同步操作，保证线程的安全，就如上面第一问提到的，线程安全性问题。下面进行简单的额介绍！

(1)、Synchronized的简单介绍

synchronized同步的原理

关键字synchronized可以修饰方法或者以同步块的形式来使用，它主要确保多个线程在同一时刻，只能有一个线程处于方法或者同步块中，保证了线程对变量访问的可见性和排他性。

synchronized同步实现的基础

普通同步方法，锁是当前实例对象
静态同步方法，锁是当前类的class对象
同步方法块，锁是括号里面的对象

[一张图讲解对象锁和关键字synchronized修饰方法(代码块] ：http://blog.csdn.net/u010648555/article/details/78138225

【死磕Java并发】-----深入分析synchronized的实现原理]http://blog.csdn.net/chenssy/article/details/54883355

注：有兴趣也可以看看 volatile关键字!

关键字volatile可以用来修饰字段(成员变量)，就是告知程序任何对该变量的访问均需要从共享内存中获取，而对它的改变必须同步刷新回共享内存中，保证所有线程对变量访问的可见性。

关键字volatile和关键字synchronized均可以实现线程间通信！

(2)、Lock的简单介绍

首先明确Lock是Java 5之后，在java.util.concurrent.locks包下提供了另外一种方式来实现同步访问。 Lock是一个接口，其由三个具体的实现：ReentrantLock、ReetrantReadWriteLock.ReadLock 和 ReetrantReadWriteLock.WriteLock，即重入锁、读锁和写锁。增加Lock机制主要是因为内置锁存在一些功能上局限性。

Java并发编程系列之十六：Lock锁 : http://blog.csdn.net/u011116672/article/details/51064186

区别总结： 1.synchronized是Java语言的关键字，Lock是一个类，通过这个类可以实现同步访问；

2.synchronized是在JVM层面上实现的，不但可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定，而且在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁定，但是使用Lock则不行，Lock是通过代码实现的，要保证锁定一定会被释放，就必须将unLock()，最好放到finally{}中。 3.Lock有ReetrantLock(可重入锁)实现类，可选的方法比synchronized多，使用更灵活。 4..并不是Lock就比synchronized一定好，因为synchronized在jdk后面的版本也在不断优化。在资源竞争不是很激烈的情况下，synchronized的性能要优于ReetrantLock，但是在资源竞争很激烈的情况下，synchronized的性能会下降很多，性能不如Lock。

Lock和synchronized的区别和使用:http://www.cnblogs.com/baizhanshi/p/6419268.html

8、JVM的内存结构

下图：【图片版本-深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践:周志明】

Jvm内存模型

还有这个博文： JVM内存结构图解：http://blog.csdn.net/coffeelifelau/article/details/52534672

9、请解释如下jvm参数的含义

-server -Xms512m -Xmx512m -Xss1024K -Xmn256m-XX:PermSize=256m -XX:MaxPermSize=512m -XX:MaxTenuringThreshold=20 -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly

-server ：服务器模式注：JVM client模式和server模式，生产环境请使用-server，性能更好！ [JVM client模式和Server模式的区别]：https://zhidao.baidu.com/question/1703232626938481420.html

-Xms512m ：JVM初始分配的堆内存，一般和Xmx配置成一样以避免每次gc后JVM重新分配内存。

-Xmx512m ：JVM最大允许分配的堆内存，按需分配

-Xss1024K ：设置每个线程的堆栈大小

-Xmn256m ：年轻代内存大小，整个JVM内存=年轻代 + 年老代 + 持久代

-XX:PermSize=256m ：设置持久代(perm gen)初始值，默认物理内存的1/64(注意：jdk 8 已经没有此参数)

-XX:MaxPermSize=512m ：设置持久代最大值(注意：jdk 8 已经没有此参数)

**-XX:MaxTenuringThreshold=20 ** ：垃圾最大年龄

**-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 ** ：使用cms作为垃圾回收使用80％后开始CMS收集

-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly ：使用手动定义初始化定义开始CMS收集

还有很多很多参数。。。。

[一个性能较好的JVM参数配置] ：http://developer.51cto.com/art/201507/486162.htm

10 、数据库隔离级别有哪些，各自的含义是什么，MYSQL默认的隔离级别是是什么？

事务指定了4种隔离级别(从弱到强分别是)：

Read Uncommitted：读未提交
Read Committed：读提交
Repeatable Read：重复读
Serializable：序列化

1：Read Uncommitted(读未提交)：一个事务可以读取另一个未提交事务的数据。

2：Read Committed(读提交)：一个事务要等另一个事务提交后才能读取数据。

3：Repeatable Read(重复读)：在开始读取数据(事务开启)时，不再允许修改操作。

4：Serializable(序列化)：Serializable 是最高的事务隔离级别，在该级别下，事务串行化顺序执行，可以避免脏读、不可重复读与幻读。

大多数数据库默认的事务隔离级别是Read committed，比如Sql Server , Oracle。MySQL的默认隔离级别是Repeatable read。

在事务的并发操作中可能会出现脏读(dirty read)，不可重复读(repeatable read)，幻读(phantom read)。可参考:[理解事务的4种隔离级别]：http://blog.csdn.net/qq_33290787/article/details/51924963

注:Mysql查询事务隔离级别：查询命令总结：

查看当前会话隔离级别:select @@tx_isolation;查看系统当前隔离级别：select @@global.tx_isolation;设置当前会话隔离级别：set session transaction isolation level repeatable read;设置当前会话隔离级别：set global transaction isolation level repeatable read;

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